光谱法的应用.ppt

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1、第八章有机化合物的波谱分析（简介）本章学习指导：1、四谱发展简史2、四谱的优点及局限性3、四谱的基本原理4、四谱的应用及谱图的解析5、利用已知图谱鉴定有机化合物。重点是四谱中的红外光谱和核磁共振谱吗啡（C15H15O3N）从1803年第一次被提纯，至1952年弄清楚其结构，其间经过了150年。胆固醇（C27H47O）结构的测定经历了40年。紫外光谱（UV，UltravioletSpectrum）红外光谱（IR，InfraredSpectrum）核磁共振谱（NMR，NuclearMagneticResonance）质谱（MS，MassSpectrum）与经典

2、的化学方法相比较，波谱方法不仅具有快速、灵敏、准确、重现性好等优点，而且需要样品量少；除质谱外，用过的样品还可以回收利用。现在波谱法的应用范围已扩大到整个有机化学及其相关领域。随着波谱仪器的不断改进，性能越来越完备，灵敏度和分辨率越来越高，使过去难以做到的事，如今可以迎刃而解。例如：利用气相色-质联用技术，可以检测出人体血液中含有10-11g·ml水平的四氢大麻醇（一种大麻提取物质）；用快速原子轰击质子，可以提供相对分子质量为15000的糖蛋白质的结构信息；用激光和磁场解析作用产生的分子离子质谱，可以显示出DNA片段聚合物的分布情况；用二维核磁共振技术，可以

3、测定用X射线技术无法测定的体内分子行使功能状态下的结构。0.1-1mg1-5mg0.001-0.1mg2-10万5-50万100-1000万50-500万0.01-5mg(与天平精度有关）第一节光谱与分子吸收光谱一、光的频率与波长光是电磁波，有波长和频率两个特征。电磁波包括了一个极广阔的区域，从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米，甚至千米计的无线电波都包括再内，每种波长的光的频率不一样，但光速（c）都一样即3×1010cm/s。波长与频率的关系为：υ=c/λυ=频率，单位：赫（HZ）；λ=波长，单位：厘米（cm），表示波长的单位很多。频率的另一种表示方

4、法是用波数，即在1cm长度内波的目。如波长为300nm的光的波数为1/300×10-7=33333/cm-1。二、光的能量及分子吸收光谱1.光的能量每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量。E=hυυ-频率。单位是Hzh-普郎克常数（6.626×10-34J.S）2.分子吸收光谱分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子激发到较高的能级，产

5、生特征的分子光谱。分子吸收光谱可分为三类：（1）转动光谱分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁，转动能级之间的能量差很小，位于远红外及微波区内，在有机化学中用处不大。（2）振动光谱分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁，吸收波长大多位于2.5~16μm内(中红外区内),因此称为红外光谱。（3）电子光谱分子所吸收的光能使电子激发到较高能级（电子能级的跃迁）吸收波长在100—400nm，为紫外光谱。电磁波谱与有机光谱的对应关系物质吸收的电磁辐射如果在红外光区域，用红外光谱仪把产生的红外谱带记录下来，就得到红外光谱图。所有有机化合物在红外光谱区内都有吸收，因此，红

6、外光谱的应用广泛，在有机化合物的结构鉴定与研究工作中，红外光谱是一种重要手段，用它可以确证两个化合物是否相同，也可以确定一个新化合物中某一特殊键或官能团是否存在。第二节红外吸收光谱(IR)特点：鉴别化合物的特征键及其官能团，能提供大量的关于化合物的结构信息。样品用量少、易回收，气、液、固态样品均适用、灵敏度高。红外吸收光谱是分子中成键原子振动能级跃迁而产生的吸收光谱，只有引起分子偶极距变化的振动才能产生红外吸收。一、分子振动与红外光谱1、振动方程式：k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越小，k越大），单位为N·cm﹣1（牛[顿]·厘米﹣1）m1和m

7、2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为克即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强度成正比，与成键原子质量成反比。由吸收红外光而引起的分子振动包括:(1)键的伸缩振动;(2)键的弯曲振动.伸缩振动对称伸缩振动（vs）反对称伸缩振动（vas）直线表示处于平面上的键;虚线表示指向纸面后的键;锲形线则表示指向纸面之前的键.键的伸缩振动只改变瞬间的键长,但不改变键角.2、分子的振动模式键的弯曲振动剪切振动（δs）面内摇摆振动（ρ）面外摇摆振动（ω）卷曲振动（τ）键的弯曲振动不改变键长,但发生了键角的变化.二、有机化合物基团的特征频率同类化学键和官能团的吸收频

8、率总是出现在特定波数范围内。这种能代表某基团存在并有